磨削之研磨拋（pāo）光、磨粒流與（yǔ）珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和（hé）去毛刺方法，特別是對於複雜（zá）的內部（bù）形狀和有（yǒu）挑（tiāo）戰的表麵加工要（yào）求。

磨粒流加（jiā）工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於20世紀60年代，是一種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一（yī）定黏性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導流過工件的待加工表麵，磨料對材料（liào）形成擠壓並進行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等（děng）加工效果，重要（yào）的是可以降（jiàng）低待加工表麵的粗糙度值，實現光整加工目的。得益於塑性（xìng）極強的磨（mó）料，這（zhè）種加工（gōng）技術幾乎（hū）可（kě）以對任意形狀的表麵進行光整加工（gōng），尤其（qí）是針對（duì）難以加（jiā）工的（de）複雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效（xiào）果，近年來這種技術在航（háng）空、航（háng）天、汽（qì）車和模具等行業得（dé）到了廣泛應用（yòng）。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨（mó）粒流，簡單來說，就（jiù）是一種通過半流體介質進行拋光去毛刺的工（gōng）藝，主要麵向內孔、以及（jí）不規則形狀的中小（xiǎo）型工件。磨粒流拋光工藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是（shì）由非常細小的硬（yìng）質顆粒，混（hún）合相關液體，調製而成的半流體狀態的介質，磨料（liào）顆粒的大（dà）小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱（rè）後是否會黏（nián）貼工件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材（cái）有碳化矽、白剛（gāng）玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不（bú）同材質的工件。例如（rú）鋁製品、銅製品工件，選用碳（tàn）化矽磨料（liào）即可。而硬度較高的鎢鋼（gāng）、合（hé）金鋼，選用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾（jiá）具的（de）原因是，為（wéi）了提高工（gōng）件拋光（guāng）去毛刺（cì）的效率。一來，一款夾具上可以同時夾持（chí）多個工件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模（mó）換（huàn）工件時，不必每次（cì）校準，大大減少了停機時間。

工裝夾（jiá）具設計的（de）關鍵在於，在提升（shēng）效率的前提下，如何保持工件均勻受力（lì），而不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整（zhěng）個磨粒（lì）流設備的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓操作人員（yuán）更（gèng）快上手，減少培訓磨合時（shí）間，又（yòu）可以減少（shǎo）設（shè）備故障（zhàng）率，延長設備使用壽命。

1.2磨（mó）粒流特點

(一)可加工內（nèi）腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性（xìng）好

(三)可實現（xiàn）自（zì）動化生產（chǎn）

(四)生產效率高

(五)可（kě）控性及可預測性好（hǎo）

(六)加工（gōng）表麵質好

1、研（yán）磨（mó）

研磨（mó）是將（jiāng）研磨（mó）工具(以下簡稱研具)表麵（miàn）嵌（qiàn）人磨料或敷塗磨料並（bìng）添加潤滑劑（jì）,在一定的壓力作用下，使工（gōng）件和研具（jù）接觸（chù）並做相對運動，通過磨料作用，從工件表麵（miàn）切去（qù）一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀和很高（gāo）的（de）表麵粗糙度，這種對工件表麵進行最（zuì）終精密加工（gōng）的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研（yán）磨劑塗（tú）敷或連續（xù）加注（zhù）於研具表麵，使磨（mó）料(W14～W5)在（zài）被加工的（de）產（chǎn）品與研具間不斷地滑動與滾動，從而實（shí）現對工件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均（jun1）勻地壓嵌在研具表層上，研磨時需在研具表麵塗以少量的潤（rùn）滑劑（jì）。幹（gàn）研多（duō）用（yòng）於（yú）精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設（shè）備簡單，精度要求高。

加工質量可（kě）靠。可獲（huò）得很高的精度和很（hěn）低的Ra值。但一般不能提高加（jiā）工（gōng）麵與其他表麵之間的位置（zhì）精度。

可加工各（gè）種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些塑料製品（pǐn）等。

研（yán）磨（mó）廣泛用於單件（jiàn）小批生（shēng）產中加工各（gè）種高精（jīng）度（dù）型麵，並可用於大批大量生產中（zhōng）。

1.3研磨機理（lǐ）

研磨的實（shí）質是用遊（yóu）離的磨粒通過研具對（duì）工件表麵進行包括物理（lǐ）和化學綜合作用的微量切前，其速度很（hěn）低，壓力很小，經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵（miàn）粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最（zuì）小可達Ra=0.012μm,表（biǎo）麵幾何形（xíng）狀精度和一些位置精度也（yě）可進一步提高。 

盡管研磨（mó）已廣泛應（yīng）用於（yú）機械加工中，並且獲得了最佳的工藝效果（guǒ）,但人們對研磨（mó）過程的（de）機理有多種觀（guān）點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和（hé）磨削一樣（yàng），是一種純切（qiē）削過（guò）程。最終精度的獲（huò）得是由很多微小的硬磨粒（lì）對（duì）工件表麵不（bú）斷切削，靠磨（mó）粒的尖劈、衝擊、刮（guā）削和擠壓（yā）作用,形成（chéng）無數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它（tā）與磨削的差別（bié）隻（zhī）是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過（guò）程中可以（yǐ）解釋許多現象，也能指導工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一序比一序（xù）細，而（ér）獲得的精度（dù）則一序比一序（xù）高。但這種觀點解釋不了（le）用軟（ruǎn）磨料加工（gōng）硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵的（de）實例，顯然（rán）這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發（fā）生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作（zuò）用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性（xìng）變形。實際上，工件在研磨前後有質量變化，這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種觀點認為:被研磨表麵出現了（le）化學變化過程。工件表麵活性物質（zhì）在化學作用（yòng）下，很快就形（xíng）成了一（yī）層化合物薄膜;這層薄膜具有化學保護（hù）作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸（tū）部位形成的化合物薄膜（mó）不斷被除（chú）掉又很快形成的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約有微米程度（dù）的破壞層。這（zhè）說明研磨不僅是磨（mó）料去除化合物薄膜的不斷形成過程，並且對表麵層有切削作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上（shàng）所述，研磨過程不可能（néng）由一種觀點來解釋。事實上，研磨是（shì）磨粒對工件表麵的（de）切削、活性物質的化（huà）學作（zuò）用及工件表麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一作用的主次程度取決於加工性質及加工過（guò）程的進展階段。

2、拋（pāo）光

拋光是指利（lì）用機械、化學或電化學的（de）作用（yòng），降低（dī）工件表麵粗糙（cāo）度，獲得光亮（liàng）、平整表麵的加工方法。主（zhǔ）要是利用拋（pāo）光工具（jù）和磨料顆粒等對工件表（biǎo）麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分（fèn）類

機械（xiè）拋光

機（jī）械拋光是靠切削或使材料表麵發生塑性變形（xíng）而（ér）去掉工件表麵凸（tū）出部得到平（píng）滑麵（miàn）的拋光方法，一般使用油石條（tiáo）、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采（cǎi）用特製的磨具，在（zài）含有磨料的研拋液（yè）中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速（sù）旋轉運（yùn）動。利用該（gāi）技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方法中表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具（jù）常采用這種方法。

化（huà）學拋光（guāng）

化學拋光是材料在化學介質（zhì）中（zhōng）讓表麵微觀凸出的部分較凹部分（fèn）優先溶解，從（cóng）而得到平滑（huá）麵。該方法可以拋光形狀複雜的工件，可（kě）以同時拋光很多工件，效率（lǜ）高。化（huà）學拋（pāo）光得到（dào）的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光（guāng）

電解拋（pāo）光基本原理與化學拋光相同，即靠選擇性溶解材料表麵微小凸出部分，使表麵光滑。與化學拋光相比，它可消除陰極反應（yīng）的影響（xiǎng），效果較（jiào）好。

超（chāo）聲波拋光

超聲拋光是利用工具斷麵作超聲波振動（dòng），通過磨料懸浮液拋光脆硬材（cái）料（liào）的一（yī）種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中並一起置（zhì）於超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用（yòng），使磨料在工（gōng）件表麵磨削拋光。

流體拋（pāo）光

流體拋光是依靠（kào）流動的液體及其攜（xié）帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流體動力研磨是由液壓驅動，介質主要采（cǎi）用在較低壓力下流過性好的特殊化合物（wù）(聚合物狀物質)並摻入磨料製成，磨料可采（cǎi）用碳化矽粉末（mò）。

磁研磨拋光

磁研磨拋光（guāng）是利用磁性磨料（liào）在磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質量（liàng）好，加（jiā）工條件（jiàn）容易控製。。

電火（huǒ）花超聲複合拋（pāo）光

為了（le）提高表麵粗糙度Ra為（wéi）1.6 μm以上工件（jiàn）的拋光速度，采用超聲波與專用的高頻窄（zhǎi）脈衝（chōng）高峰值電流（liú）的（de）脈衝電源進（jìn）行複合拋（pāo）光，由超聲振動和電脈（mò）衝的腐蝕同時作用於工件表（biǎo）麵（miàn），迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光（guāng）的工藝過程

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等工藝後的表麵可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光（guāng）機進行拋光。然後是手工油石研磨，條狀（zhuàng）油石加煤油作為潤滑劑或冷（lěng）卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際（jì）上#1 500砂紙（zhǐ）隻用（yòng）適於淬硬的（de）模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預硬（yìng）鋼（gāng），因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋（pāo）

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研（yán）磨粉或研磨膏（gāo）進行研磨，則通常的研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石（shí）研磨膏和拋光布（bù）輪可用（yòng）來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件（jiàn）加工的（de）過程中，會使用到多種工（gōng）藝，其中珩磨加工是對孔進行精（jīng）整加工的一種加（jiā）工方式。

珩磨工藝是一（yī）種以被加工麵為（wéi）導向，在一定進給壓力（lì）下，通過工具和零件的相（xiàng）對運動去除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周上的一條或多條油（yóu）石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使其（qí）壓向工件孔壁，以便產生一定的接觸麵。同時（shí）珩磨頭旋（xuán）轉和往複運動（dòng）。零件不動；或者珩磨頭隻做旋轉（zhuǎn）運動，工件往（wǎng）複運動，從而實現珩磨。

珩磨的切削有三種模式：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定壓-定量進（jìn）給珩磨。

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高：特別是一（yī）些中小（xiǎo）型通（tōng）孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交（jiāo）叉網紋（wén），有利於潤滑（huá）油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各（gè）種圓柱形孔：通（tōng）孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量（liàng）少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工藝可（kě）以通過去除最少加工餘量而極大地改善孔和外圓的（de）尺寸精度、圓度、直（zhí）線度、圓柱度和表（biǎo）麵粗（cū）糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進給（gěi）中，進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫（tuō）落切削（xuē）階段，這種（zhǒng）定壓珩磨，開始時由（yóu）於（yú）孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部（bù）分很快被（bèi）磨去（qù）。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑（jì）的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強（qiáng）度下降，因而（ér）有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是（shì）破碎切（qiē）削階（jiē）段，隨著珩（héng）磨的進（jìn）行，孔表（biǎo）麵越來越光，與油石接觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效率降低。同時切下的（de）切屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由（yóu）磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很（hěn）大，磨粒易破（pò）裂、崩碎而形成新的切削刃（rèn）。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸（chù）麵積越來越大，極（jí）細的切（qiē）屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞（sāi），變得（dé）很光滑。因此油石（shí）切削能力極低，相當於拋光。若繼續（xù）珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性（xìng）堵塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵（miàn）粗糙度均（jun1）會受到影響。此（cǐ）時應盡（jìn）快結束珩磨。

定量進給珩磨

定（dìng）量進給珩磨時，進給機構以恒定（dìng）的速度擴張進給（gěi），使（shǐ）磨粒強製性地切入工件。因此珩磨（mó）過程隻存在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

因為當油（yóu）石產生堵塞切（qiē）削力下降（jiàng）時，進給量（liàng）大於實際磨削（xuē）量，此時珩磨壓力增高，從而使磨粒脫落、破碎，切（qiē）削作用增強。

用此種方（fāng）法珩磨（mó）時，為了提高孔精度和表麵粗糙度，最後可用不進給珩磨一定（dìng）時間。

定壓－－定量進給珩磨

開始時以定壓（yā）進（jìn）給珩磨，當油石進（jìn）入堵塞切削階段（duàn）時，轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最後可（kě）用不進給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度。